Arquitectura de la VANET basada en WSAN

El procedimiento básico implementado sera el siguiente: el ordenador recoge la información del GPS, la encapsula en un paquete de datos y se la entrega a la mota para que proceda a su difusión por la red, el resto de motas recogen esta información y se la retransmiten al ordenador de abordo para que este conozca la posición del resto de vehículos.

Para comprobar si las motas eran capaces de formar una VANET que diera soporte a un sistema cooperativo se programaron con el algoritmo de enrutamientoCollection Tree Protocol(CTP). Se comprobó que era posible la comunicación entre módulos siempre que se

comportaran como OBU el algoritmo no valía por la baja tasa de actualización de las rutas establecidas.

Se estudió el algoritmo con detenimiento, comprobado sus características y analizado sus fortalezas y debilidades para la creación de VANETs. El CTP es muy bueno a la hora de la elección de rutas eficientes, el problema radica que estas rutas no garantizan que sean óptimas geográficamente y su tiempo de actualización es muy elevado. Estas características lo hacen inviable para el uso en VANETs de vehículos dada la elevada capacidad de movimiento de estos. Por eso se decidió crear un nuevo algoritmo de enrutamiento para que las motas cumplieran un enrutamiento por posición geográfica o geoenrutamiento capaz de dar soporte a VANETs. El nuevo algoritmo se le denominoGeonetworking Control Tree Protocol(GCTP).

3.1.3.2. Algoritmo GCTP:Geonetworking Control Tree Protocol

Como se ha explicado anteriormente, este algoritmo se desarrolló por la necesidad de solucionar los problemas derivados del geoenrutamiento dinámico que el CTP no es capaz de solucionar, el cual se produce cuando los nodos están en movimiento en lugar de estar estáticos, como es el caso de los vehículos. Habiendo observado que las características del CTP en composición estática eran excelentes, se decidió crear el GCTP tomando como base el CTP, incluyendo el geoposicionamiento en el direccionamiento de los paquetes de datos y estructura de la red. Sin embargo, sólo la estructura modular funcional de CTP ha sido replicada, ya que las funcionalidades de cada módulo han sido totalmente redefinidas y rediseñadas, en consecuencia, se puede considerar que este algoritmo de GeoNetworking como un algoritmo totalmente novedoso y una aportación relevante de esta tesis.

A este nuevo algoritmo se le denominaGeoNetworking Collection Tree Protocol(GCTP) y se fundamenta en la utilización de una mensajería específica (beacons o balizas) para crear la red. Estos mensajes son enviados por todos los nodos de la red en modobroadcastpara la construcción y el mantenimiento de la tabla de enrutamiento, y adicionalmente, existen mensajes de datos para transportar estos del nivel de aplicación entre los nodos de la red. La arquitectura de la red en malla sigue una estructura de árbol, donde se encaminan los mensajes de todos los nodos hacia un nodo raíz (root) y en caso de no existir comunicación directa utiliza otros nodos como relés para que los mensajes lleguen al nodo raíz.

El GCTP consta de cuatro componentes desoftware, divididos en dos grupos: transmisión de datos (Data Layer-DL) y enrutamiento (Routing Layer– RL).

El grupo de transmisión de datos está formado por dos componentes: • El control de datos (Data Control– DC).

• El motor de reenvío (Forwarding Engine– FE). El grupo de enrutamiento está formado por:

• El motor de enrutamiento (Routing Engine– RE). • El estimador de enlace (Link Estimator- LE).

FIGURA3.5: Esquema del algoritmo GCTP

Cada nodo de la red posee una instancia con todos ellos. Podemos ver en la Figura 3.5 un esquema de las iteraciones que tienen entre todos los módulos del algoritmo GCTP. En los siguientes subapartados se explica detalladamente el funcionamiento de los diferentes módulos y sus funciones.

3.1.3.2.1. Control de datos (DC)

La misión de este módulo es la de recibir los datos del GPS, procesar estos datos y transmitirlos a FE y LE. Los datos proporcionados por el sistema de geolocalización son: la

de la capa de aplicación, y una vez recepcionada esta información, el DC la empaqueta junto a un identificador de nodo y la envía a FE, que se encarga de difundirla entre los nodos de la red. De forma similar, cuando el FE recibe un paquete de datos de otros nodos, este lo envía al DC que a su vez lo transmite al dispositivo conectado al nodo de comunicación.

3.1.3.2.2. Motor de reenvío (FE)

Este módulo es el encargado de analizar los mensajes de datos que circulan por la red y decidir si son sensibles de analizar o se descartan. En el caso de que se tenga que analizar se desempaqueta la información y se analizan las cabeceras, y en función de estas se actúa de una forma u otra. Si el paquete es para ese nodo se pasa al módulo superior DC (ver Figura 3.5), si la información es para otro nodo y se está actuando como relee se reempaqueta la información con nuevas cabeceras y se envía al vecino que le indica la Tabla de Enrutamiento (RET) (en los siguientes apartados explicaremos que es esta tabla, como se crea y como se actualiza). El FE es también responsable de la detección y reparación de los bucles de enrutamiento, así como la supresión de paquetes duplicados.

3.1.3.2.3. Motor de enrutamiento (RE)

La misión del motor de enrutamiento es examinar los paquetes entrantes y salientes de enrutamiento (beacons) de la red, así como la creación y actualización de la “Tabla de Enrutamiento” (RET). Esta RET contiene una lista de vecinos cercanos (visión directa), de la que el nodo puede seleccionar a su nodo con mejor conectividad (padre) dentro del árbol de enrutamiento. La RET se completa utilizando la información extraída de los beacons recibidos de los diferentes nodos cercanos.

Para rellenar la RET el RE utiliza el identificador del nodo que ha enviado el beacon junto con el identificador de los nodos vecinos a este, y con esta información RE es capaz de calcular cuál de todos los nodos vecinos es el más adecuado para ser el padre potencial. El padre potencial será el que menor métrica tenga. Esta métrica se denomina “Distancia Esperada” (DE), y se calcula por otro módulo, el LE. Finalmente la información calculada se comunica a cada nodo vecino a través del intercambio de mensajes de enrutamiento (beacons).

3.1.3.2.4. Estimador de anlace (LE)

Como hemos comentado en el apartado anterior, la función de LE es determinar la calidad de la comunicación de los nodos vecinos. Esto se hace mediante la DE. Se puede definir DEab como la distancia Manhattan (se optó por esta medida por la limitación

computacional de los dispositivos de comunicación), en metros, entre el nodoa y el nodo b.